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氧化钻(Ⅱ,Ⅲ)是一种重要的功能p型半导体材料,其普遍应用于锂离子电池、催化剂、气体传感器、电致变色、场发射以及光学、磁学等诸多领域中。本论文旨在开发一种简单、新颖的合成方法来实现氧化钴纳米阵列直接生长在大面积金属惰性基底上,同时将其直接作为锂离子电池负极材料来改善材料的首次库伦效率和循环性能。另外,通过研究C0304表面所暴露的晶面和CO氧化表观活化能,揭示催化剂的形貌对CO催化氧化重要性。主要研究内容与结果如下：(1)首次提出通过氟离子辅助水热法,将菱形C0304纳米棒阵列直接生长在惰性金属Ni片上。系统研究了氟离子辅助水热法方法中各个影响条件如：时间、衬底、NH4F含量、卤素元素种类、水热反应温度以及钴盐种类对菱形纳米棒的形貌,大小,和结构以及其在Ni片的疏密度和机械结合力的影响。通过对菱形Co3O4纳米棒及先驱体测试分析,研究了其生长机理。(2)研究了菱形CO3O4纳米棒阵列直接作为锂离子电池负极的充放电性能和CO催化氧化性能。阵列在1C充放电倍率下首次库伦效率高达80.7%,经过20次循环后放电容量仍然保持在1000mAh g-1左右。另外,对菱形CO3O4纳米棒催化剂进行表面暴露的晶面和表观活化能分析,本文探索了CO3O4催化剂催化CO氧化反应机理及失活原因。(3)提出采用不同的水解反应剂尿素、六亚甲基四氨,通过氟离子辅助水热方法在泡沫镍上直接合成了针状和菱形形貌的CoO纳米结构阵列。系统分析了先驱体和产物的XRD、SEM、TEM以及FTIR,提出了纳米阵列的形成机理和影响因素。发现C032-阴离子在溶解-再结晶过程中起到结构导向剂作用,而且三种阴离子C032、F-、OH与Co2+离子结合亲和力大小为CO32->F->OH-。(4)研究了不同一维CoO纳米阵列形貌对电化学性能的影响。针状纳米线阵列具有较大比表面积,表现出较高的首次库伦效率和首次放电容量。而菱形纳米棒阵列首次库伦效率和首次放电容量虽然低于前者,但表现出良好的循环性能。菱形纳米棒阵列首次库伦效率为61.8%,放电容量为1447.9mAh g-1。另外,在0.2C电流密度线循环50后可逆容量仍然可保持719mAh g-1,为第二次放电容量的80.9%。